Pendahuluan MODIFIKASI KITOSAN MELALUI PROSES SWELLING DAN CROSSLINKING MENGGUNAKAN GLUTARALDEHIT SEBAGAI PENGADSORPSI LOGAM Cr (VI) PADA LIMBAH INDUSTRI BATIK MODIFICATION OF CHITOSAN BY SWELLING AND CROSSLINKING USING GLUTARALDEHYDE AS HEAVY METAL Cr (V

1 MODIFIKASI KITOSAN MELALUI PROSES SWELLING DAN CROSSLINKING MENGGUNAKAN GLUTARALDEHIT SEBAGAI PENGADSORPSI LOGAM Cr VI PADA LIMBAH INDUSTRI BATIK MODIFICATION OF CHITOSAN BY SWELLING AND CROSSLINKING USING GLUTARALDEHYDE AS HEAVY METAL Cr VI ADSORBENT IN BATIK INDUSTRY WASTES Budi Hastuti 1 , Abu Masykur 2 and Fariha Ifada 1 1 Chemistry Education Department, Faculty of Teacher Training and Education, UNS 2 Chemistry Department, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, UNS E-mail : Budihastuti_saptonoyahoo.co.id Study on chitosan modification by swelling and crosslinking and its application as a selective adsorbent for heavy metals Cr VI in batik industry wastes was done. Swelling is intended to improve chitosan porosity, whereas crosslinking is to increase the resistance of chitosan against acid. Natural samples are generally acidic, thus limiting chitosan application as an adsorbent. Modification of chitosan by combining swelling and crosslinking is expected to increase its adsorption capacity in binding heavy metal ions in water. At first, chitosan was dissolved in 1 acetic acid, and swelling process was then conducted by spraying into 5 NaOH solution to form chitosan beads. Next chitosan beads were crosslinked using Glutaraldehyde Glut with various concentrations of 8, 10, 20, and 25. The modified chitosan was later contacted with Cr VI to test its adsorption capacity with variation of pH and contact time. Finally, application of modified chitosan was done in batik industry wastes containing Cr IV. Based on the results, chitosan-Glu 25 v v was the optimum concentration of crosslingker to adsorb Cr VI ions. Modified chitosan has a solubility resistance to acids, even though a strong acid. Modification of chitosan improved also its adsorption capacity to Cr VI from 74 pure chitosan to 89 with contact time 30 min. and pH 3. On the application to the batik wastes, the modified chitosan were able to adsorb Cr IV up to the level of 5 ppm. Thus, the modified chitosan has a potential to be applied as an adsorbent of Cr VI in batik industry wastes. Keywords: Chitosan, Swelling, Crosslinking, Glutaraldehyde Glut

A. Pendahuluan

Proses industrialisasi tidak dapat lepas dari efek negatif yang ditimbulkan, adanya bahan sisa industri baik yang berbentuk padat maupun cair berpengaruh terhadap lingkungan sekitarnya. Bilamana sisa-sisa tersebut dilepaskan ke perairan bebas, akan terjadi perubahan nilai dari perairan itu baik kualitas maupun kuantitas sehingga perairan dapat dianggap tercemar. Hubungan dinamik dari keseimbangan komposisi komponen unsur hara, bahan organik dan biomassa sangat penting bagi kemantapan ekosistem perairan, namun hubungan kemantapan tersebut akan segera terganggu bila terjadi masukan bahan bersifat racun. Masuknya bahan pencemar akan mampu menurunkan potensi sumber daya hayati. Pencemaran oleh bahan-bahan industri yang mengandung bahan berbahaya, misalnya pestisida, logam berat seperti krom Cr, merkuri Hg, cadmium Cd, plumbum Pb cenderung 2 meningkatkan kasus keracunan dan gangguan kesehatan masyarakat. Jenis pencemaran logam berat berasal dari limbah perindustrian yang masuk ke lingkungan. Hal ini disebabkan karena senyawa-senyawa atau unsur logam berat banyak dimanfaatkan dalam industri. Industri tekstil menggunakan logam berat sebagai bahan pengikat warna agar warna yang dihasilkan menjadi lebih terang dan indah. Selain itu unsur logam berat juga banyak dimanfaatkan sebagai bahan baku, katalisator maupun sebagai bahan tambahan, bahkan juga sebagai bahan pewarna. Hutagalung, 1991. Menurut Nordberg., et.al 1986 logam berat jika sudah terserap ke dalam tubuh maka tidak dapat dihancurkan tetapi akan tetap tinggal di dalamnya hingga nantinya dibuang melalui proses ekskresi. Adanya logam berat di perairan, berbahaya baik secara langsung terhadap kehidupan organisme, maupun efeknya secara tidak langsung terhadap kesehatan manusia. Sehingga untuk mengolah limbah cair yang dihasilkan memerlukan suatu proses yang ramah lingkungan. Dengan demikian maka perlu dilakukan penelitian untuk mengurangi kandungan logam berat dalam limbah industri. Adapun salah satu metode alternatif yang mudah dan murah dalam pengurangan kandungan logam berat dengan menggunakan kitosan sebagai adsorben. Kitosan dipillih sebagai material dasar adsorben karena biaya produksinya rendah, tidak menghasilkan limbah baru, dan efektif pada konsentrasi ionik rendah. Kitosan juga memiliki selektifitas dan kapasitas adsorpsi yang tinggiLin et al. 2007. Kitosan dapat mengadsorpsi logam berat pencemar dalam perairan karena adanya gugus amina dan hidroksil yang bersifat sangat reaktif dan bersifat basa. Kitosan akan mempertukarkan proton yang dimiliki logam pencemar dengan elektron yang dimiliki oleh nitrogen N. Akan tetapi, kitosan memiliki sifat mudah larut dalam asam asetat, dan juga larut sebagian dalam asam encer, seperti HNO 3 , HCl, HClO 4 , dan lain-lain, sehingga penggunaan kitosan secara langsung sebagai adsorben akan menjadi kurang efektif Pasaribu.2004. Proses adsorpsi kitosan akan terganggu dengan suasana asam dalam larutan. Dalam suasana asam akan melarutkan kitosan, sehingga akan membatasi sifat kitosan sebagai adsorben. Hal ini disebabkan dalam suasana asam akan menyebabkan berkurangnya gugus amina yang merupakan gugus aktif yang mampu berikatan dengan ion-ion logam. Untuk itu maka perlu dilakukan crosslingkingsambung silang kitosan untuk meningkatkan ketahanan terhadap asam, meningkatkan kestabilan kitosan dengan membentuk senyawa perantara. Dan untuk meningkatkan kecepatan adsorpsi kitosan dalam mengadsorpsi ion-ion logam berat. Dan untuk lebih mengoptimalkan daya adsorpsi kitosan, sebelum menyambung silang, kitosan diswelling digelembungkan terlebih dahulu untuk meningkatkan keporosan kitosan. Dengan demikian modifikasi kitosan dengan membuatnya menjadi komposit dengan mengkombinasi dua metode pengaktifan yakni metode swelling kitosan dilanjutkan crosslinkingsambung silang kitosan diharapkan dapat meningkatkan daya adsorpsi kitosan dalam mengikat ion logam berat di perairan. A. Metodologi 1. Alat dan bahan a. Alat-alat yang digunakan Peralatan yang digunakan meliputi alat gelas laboratorium, seperangkat alat refluks, evaporator Buchi, timbangan elektronik, pemanas dan pengaduk magnet, saringan Buchner, oven, termometer, stirer, magnet bar, pH meter, spektrometer FTIR FTIR Shimadzu 8201PC, AAS Shimadzu, dan SEM JSM-35 C. b. Bahan-bahan yang digunakan Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi Kitosan, NaOH E- Merck, HCl E-Merck, NaHCO 3 E- Merck , CH 3 COOHE-Merck, HNO 3 E- Merck, H 2 SO 4 E-Merck, Glutaraldehit 25, Dioksan E-Merck, Benzaldehit E- Merck, Ethanol 95lokal, Akuabides Lokal, Kertas Saring Whatman 21, 3 K 2 Cr 2 O 7 E-Merck, bufer pH dan aquades.

2. Cara Penelitian a.

Preparasi pembuatan adsorben komposit kitosan Kitosan 2 gram dilarutkan dalam 100 mL asam asetat 1 vv dan diaduk secara kontinyu selama 2 jam. Kemudian NaHCO 3 dimasukkan kedalam larutan kitosan pada suhu kamar dengan variasi komposisi NaHCO 3 :kitosan 0,2:2,0 bb dan diaduk kurang lebih selama 1 jam. Setelah itu larutan disemprotkan pada larutan NaOH 5 sebanyak 300 mLbv menggunakan injeksi gel kitosan yang terbentuk, selanjutnya dicuci dengan aquades sampai netral. Kemudian bead kitosan yang terbentuk tersebut ditambahkan agen crosslinker glutaraldehit 25 dengan rasio 1:1 vv, larutan kemudian dicampur sampai homogen dengan stirrer dan dibiarkan selama 2 jam pada 80 o C. Kemudian bead kitosan yang sudah dicrosling dicuci dengan aquades untuk menghilangkan sisa NaOH, dan dikeringkan menggunakan oven pada suhu 60 sampai kering ± 8 jam. Selanjutnya komposit kitosan berikatan silang dianalisis dengan spektrometri inframerah.

b. Adsorpsi Kitosan termodifikasi

1. Pengaruh pH pada adsorpsi CrVI

menggunakan adsorben kitosan. Adsorbsi dilakukan menggunakan sistem batch pada suhu ruangan. Larutan CrVI 5 ppm diatur pHnya 2, 3, 5 dan pH 7 lalu ditambahkan 1 mL bufer pH. pH larutan diukur menggunakan pH meter TOA dengan menambahkan HCl atau NaOH. Sebanyak 20 mL larutan CrVI 5 ppm yang telah diatur pHnya dimasukkan ke dalam gelas beker 50 mL dan ditambahkan 10 mg adsorben C, CG dan CE kemudian diaduk dengan magnetik stirer selama 30 menit. Larutan disaring kemudian diukur konsentrasinya menggunakan AAS. Larutan standar dibuat dari larutan induk CrVI 100 ppm dan diencerkan dengan akuades.

2. Pengaruh Waktu Kontak adsorpsi

CrVI menggunakan adsorben kitosan Adsorbsi dilakukan menggunakan sistem batch pada suhu ruangan. Larutan CrVI 5 ppm, pH 3 diukur menggunakan pH meter TOA dengan menambahkan HCl atau NaOH, lalu ditambah 1 mL bufer pH. Sebanyak 20 mL larutan CrVI 5 ppm yang telah diatur pHnya dimasukkan ke dalam gelas beker 50 mL dan ditambahkan 10 mg adsorben Kitosan dan Kitosan-Glut kemudian diaduk dengan magnetik stirer, diatur waktu kontaknya selama 15, 30, 60 dan 90 menit. Larutan disaring kemudian diukur konsentrasinya menggunakan AAS. Larutan standar dibuat dari larutan induk CrVI 100 ppm dan diencerkan dengan akuades.

3. Pengaruh

Konsentrasi Kroslinker Glutaraldehit pada adsorpsi CrVI menggunakan adsorben kitosan Adsorbsi dilakukan menggunakan sistem batch pada suhu ruangan. Larutan CrVI 5 ppm, pH 3 diukur menggunakan pH meter TOA dengan menambahkan HCl atau NaOH, lalu ditambah 1 mL bufer pH. Sebanyak 20 mL larutan CrVI 5 ppm yang telah diatur pHnya dimasukkan ke dalam gelas beker 50 mL dan ditambahkan 10 mg adsorben Kitosan dan Kitosan-Glut bead. Kitosan-Glut bead dibuat dengan memvariasi konsentrasi glutaraldehit 8, 10, 20 dan 25 . Selanjutnya larutan CrVI dikontakkan dengan masing- masing kitosan termodifikasi dengan diaduk menggunakan magnetik stirer, selama 30 menit.

B. Hasil Penelitian Dan Pembahasan